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16.1 新能源技术经济特性及上网电价形成机理

作者:admin发布时间:2020-08-01 17:09

16.1.1 新能源电力技术经济特点

16.1.1.1 风力发电

在当今世界的新能源开发利用技术中,风力发电技术是最成熟、最有商业利用价值的发电方式。目前,中国风电已进入规模化发展阶段,在技术进步加快、市场需求扩张和全球竞争加剧等因素的推动下,中国风电设备制造技术升级加快,产业国际化程度大幅提升,已成为全球发展最迅猛的风电设备研发和制造基地,技术和产业能力显著提高。在国内风电场开发方面,已经从小规模陆上风电场逐渐向大规模、复杂环境下的陆上风电场转变,呈现分散化、规模化的开发趋势,同时海上风电开发也逐步加速。风电开发利用规模快速扩大,2012年风电发电量已超过1000亿千瓦·时。

风力发电的基本原理是利用风吹动风轮,通过风轮的机械转动驱动发电机转子旋转,进而产生电能,将风能先转换成为机械能,再转换为电能。风电出力特征不同于常规电源,一是因风速随机波动而呈现随机性、间歇性、波动性和难调节的特点,小时及以内风电出力波幅相对较小,为装机容量的±10%—±35%,而4—12小时出力波幅较大,一般都超过±50%。风电出力的这些特点,对系统运行的调节性能提出了更高的要求。二是风电日出力特性与负荷特性多呈相反趋势。此外,受风能资源产生条件影响,风电出力呈现反调峰特性,即一般是在白天负荷高峰时段较小,后半夜负荷低谷时段较大,这就增加了系统调峰难度。

风电的发电成本主要受风能资源条件、风电场建设条件、风电机组技术和成本、风电场运行管理技术和成本等的影响。综合考虑我国陆上风能资源、工程建设条件、主流风电机组价格、风电场运行管理水平等因素,目前陆上风电开发成本在0.3—0.5元/千瓦·时,在不考虑风电环境效益的情况下,风力发电的成本和电价水平仍显著高于煤电、水电、气电等主流电力。根据相关研究成果[1] ,至少2020年前,不考虑化石能源资源税,风电成本和价格难以与煤电持平,风电发展离不开政策支持。泊众棋牌手机版下载

16.1.1.2 太阳能发电

太阳能光伏发电是利用光伏效应,通过光照产生电动势,实现光电转换,进而输出电能。但是,受到环境温度、太阳光照强度、天气条件等诸多因素影响,光伏发电出力呈现典型的随机波动性特征。光伏发电在白天获取能量且功率水平取决于季节和天气情况。典型晴天、多云天日出力曲线和连续一周出力曲线分别如图16-2和图16-3所示。

随着光伏发电技术的发展,主要原材料价格的下降,我国太阳电池组件和光伏电站系统的成本一般比国际平均水平低10%—15%。但成本较高仍是目前光伏规模化发展的最大障碍。光伏发电的初始投资成本按9 元/千瓦,在光照较好的地区(年等效利用小时数1600小时),光伏发电平均上网电价也在0.8元/千瓦·时左右,远高于风电和燃煤火电。

16.1.1.3 生物质能发电

生物质能发电是一种常规发电技术。由于生物质原料来源复杂,其发电技术形式也比较多样,主要包括农林废弃物燃烧和气化发电、垃圾焚烧和垃圾填埋气发电、沼气发电等多种形式。生物质发电技术主要可分为生物质直接燃烧发电、混合燃烧发电以及气化发电三种技术。

生物质直燃发电技术,目前主要的技术障碍是直燃发电锅炉设计制造技术,国际先进的直燃锅炉一般采用高温高压参数,而国内多采用中温中压技术,导致发电效率相差10%以上。混燃发电技术障碍主要是生物质原料混入量的监控技术难以对原料混入量实现有效监控,导致补贴政策无法实施,阻碍了技术的发展。生物质循环流化床气化技术的主要障碍是燃气中焦油的脱除技术,而生物质固定床气化技术的主要障碍在于尚未建成完整的示范工程。此外两种气化技术均需要采泊众棋牌游戏安卓版下载用内燃机发电,但低热值的燃气内燃机组制造技术目前还存在障碍。目前生物质发电上网电价仍高于常规煤电,甚至风电。

16.1.1.4 其他新能源发电

地热能发电:地热发电就是将地热能转变为机械能,再将机械能转变为电能,它是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术,其原理与火力发电基本一样。我国地热发电在20世纪90年代达到3.2万千瓦后,由于技术经济问题和管理方面的问题,没有新建地热发电站。我国大陆可供发电的高温地热资源很有限,除非出现重大技术突破,地热发电在我国不具有规模发电的优势,近期主要以试点示范的形式发展为主。

海洋能发电:海洋的物理运动会产生、接收、储存能量,并以海流、潮汐、波浪、温度差、盐度差等形式存在。目前,各种海洋能中开发应用较多的是潮汐能,利用海水涨落引起的水位差推动水轮机带动发电机发电,其原理与水力发电基本相同。潮汐发电受潮汐周期变化的影响,具有间歇性。其他资源潜力较大的如波浪能、海流能、盐差能等技术,多数还处于实验室探索阶段。规模化开发缺乏技术支撑。

16.1.2 新能源发电成本形成特点

在目前的技术水平下,新能源电力成本下降较快,但还不具备与常规能源电力的竞争力;受资源分布的差异性影响,成本的地域差异大;受其自然资源属性的影响,电力品质低于常规能源,因此目前还不能按照纯商业化市场竞争来定价或直接参与电力市场竞争。

16.1.2.1 新能源发电成本较高,电力品质低于传统化石能源

新能源资源具有典型的间歇性和不连续性,决定了新能源电力出力的泊众棋牌官方下载波动性特征,其电力产品品质也就不如常规能源电力。在目前的技术水平条件下,若不考虑化石能源的环境成本,那么新能源发电成本一般都高于常规能源发电,如目前风电和生物质发电成本一般为0.4—0.8元/kW·h,太阳能光伏发电则高达0.8—1.5元/kW·h。在自由竞争条件下,新能源电力品质、发电规模,以及经济性都不如化石能源电力。

表16-1 不同类型发电成本对比 单位:元/千瓦,元/千瓦·时

资料来源:国家发展改革委员会、中国经济导报社、北京世纪未来投资咨询有限公司:《中国太阳能发电行业风险分析报告》,2010年3月。

16.1.2.2 初始投资成本高,运行成本低

新能源发电项目的初始投资成本较高,资金需求较大,如风力发电每千瓦·时投资成本在8000元左右,太阳能发电投资成本在10000元左右,但是在运行阶段,风电和太阳能发电没有原料成本,生物质发电虽有一定的成本,但其成本差别较大,如垃圾焚烧发电或者其他废弃物发电成本极低或者为负,而秸秆发电成本稍高。

16.1.2.3 新能源电力负荷因子低,区域差异较为明显

大部分类型的新能源属于地域性资源,差异较为明显,表现为负荷因子差别较大。如风电,在我国新疆、内蒙古等地,负荷因子一般在2500h以上,而在中部地区,负荷因子较低,一般在1800h以下。在西藏、内蒙古等太阳能资源较好的西北、西南地区,负荷因子达到2000h以上,而在广西、福建、湖北等地,太阳能负荷因子在1400h左右,负荷因子的差异,使得新能源发电项目成本差别较大,直接影响投资收益。

16.1.2.4 新能源发电的不稳定性会增加电力系统的稳定成本

风电太阳能等新能源资源具有自然属性,不配备储能装置,其发电出力特性具有随机性、间歇性。新能源既不能作为稳定的基荷,也不能调峰,其电力品质相对较差。大规模新能源并网消纳,除了需要电网扩展外,还需要系统配置灵活调节电源或采取用户响应策略,增大了新能源利用成本,目前,这一块附加成本主要体现在电力系统中,一般在新能源电力成本核算中没有考虑。由于附加成本与电网建设、系统电源结构配置、储能配置、用户响应等因素密切相关,是大规模新能源并电价成本核算的难题。

16.1.3 电价形成的经济学理论和方法

价格的基本功能是调节供需。合理的价格既不能单纯由成本决定,也不能完全由需求决定,而应是供应和需求相互作用趋于平衡的结果。对于在成本上不具备经济竞争力的新能源电力,没有经济政策支持则供应方动力不足,没有强制政策支持,需方就没有市场,因此无法按照供需自动形成价格。确定电价的基本经济学方法可以归纳为以下两类。

16.1.3.1 标准成本法

标准成本法是在一定的地域内,对新能源发电的上网价格按照一个标准的成本水平或者按照一个标准的算法来确定。在制定价格水平时,标准成本法仅仅考虑新能源电力产品的成本和利润水平,价格水平仅与可再生能源技术水平、应用规模、期望的利润水平相关,与常规能源电价水平和化石能源电力的外部环境成本没有直接关系。由于新能源电价水平与常规能源电价水平没有联系,使得新能源电力没有参与市场竞争的环境和条件,因此采用此方法还需要配套采用新能源电力强制上网政策。

标准成本法的主要优点:一是价格信号清晰,决策过程简单、透明,社会交易成本低。根据标准成本法确定的价格水平,基本可以保证新能源发电项目有可预期的稳定收益率。二是标准成本法是基于成本的价格管制,通过适当调整价格水平可以调整新能源发电的利润率,从而实现对新能源发展速度和发展规模的有效控制。

标准成本法的主要缺点:一是对技术路线统一性的依赖较强,如果技术路线多样则标准成本和价格的确定也会比较复杂,难以有效应用。二是由于新能源地域差异比较明显,收益存在差异,同时初始投资成本存在差异,如果采用统一的标准成本法,可能出现部分地区过量投资、部分地区难以发展的状况,造成新能源电力布局不合理。三是标准成本法没有考虑需求,而电力系统运行的特点要求供需实施平衡,如果新能源资源条件与当地电力需求存在较大不匹配时,会造成新能源盲目开发,新能源发电难以消纳,开发商收益难以保障,最终导致新能源发展受阻。

16.1.3.2 机会成本法

机会成本法将新能源电力作为常规能源电力的替代价值作为制定新能源上网电价的基础,以常规能源电力价格加上价格补贴来定价,该价格补贴的水平可以依据化石能源电力的外部环境成本确定,以支持新能源发电的发展。

机会成本法的主要优点:一是新能源价格并非取决于新能源发电的实际成本,能较好地体现新能源电力产品市场价值,反映市场供需,可有效地避免盲目投资;二是将新能源外部效益内部化,通过调整电价补贴水平,可实现对新能源发展速度和发展规模的有效控制。

机会成本法的主要缺点:一是机会成本法价格水平随时间变化,可预见性不强,对发电项目投资者来说,项目收益率较难测算,风险要高于标准成本法。二是新能源电力直接参与电力市场的竞争,在没有建立电力市场的情况下,新能源低运行的优势难以充分体现。


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